211service.com
Plastikowe przeciwciała zwalczają toksyny
Po raz pierwszy naukowcy wykazali, że niebiologiczna cząsteczka zwana plastikowym przeciwciałem może działać jak naturalne przeciwciało. W testach na zwierzętach cząsteczki plastiku wiążą się i neutralizują toksynę znajdującą się w użądleniach pszczół; toksyna i przeciwciało są następnie usuwane do wątroby, tą samą drogą, którą podążają naturalne przeciwciała. Naukowcy opracowują obecnie przeciwciała z tworzyw sztucznych dla szerszego zakresu celów chorobowych w nadziei na poszerzenie dostępności terapii przeciwciałami, które są obecnie bardzo drogie.
Toksyczny cel: Toksyna melityna, oznaczona na tych fluorescencyjnych obrazach kolorem fioletowym, rozprzestrzenia się po ciele nieleczonej myszy, jak pokazano na dole. Myszowi na górze wstrzyknięto sztuczne przeciwciało, również znakowane fluorescencyjnie, które wiąże się z toksyną i przenosi ją do wątroby. Rozprzestrzenianie się toksyny w ciele leczonej myszy jest również bardziej ograniczone, dlatego na tym obrazie mniej jej ciała wydaje się fioletowe.
Od ponad 20 lat biochemicy próbują naśladować zdolność przeciwciał do skupiania się na swoich celach, w ramach strategii tworzenia skuteczniejszych i tańszych terapii i diagnostyki. Chociaż przeciwciała są dziś produkowane na skalę przemysłową, ponieważ są tak ważne, koszt jest bardzo, bardzo wysoki, mówi Kenneth Shea , profesor chemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine. To dlatego, że przeciwciała są hodowane na zwierzętach; są złożonymi cząsteczkami, których nie można wytworzyć w probówce ani nawet przez bakterie. A przeciwciała, podobnie jak inne białka, są bardzo delikatne. Nawet w lodówce wytrzymują zaledwie miesiące. Pytanie, które Shea i inni zadawali przez 20 lat, mówi, czy byłoby możliwe zaprojektowanie ich z niedrogich, abiotycznych materiałów wyjściowych? Takie plastikowe przeciwciała można by tanio wyprodukować, a potem teoretycznie latać na półce.
W 2008 roku grupa Shea, współpracująca z naukowcami z Tokyo Institute of Technology, po raz pierwszy wykazała, że plastikowe przeciwciała wytworzone przy użyciu techniki zwanej wdrukowywaniem molekularnym mogą wiązać się z celem tak silnie i specyficznie, jak naturalne przeciwciała. Wdrukowywanie molekularne obejmuje syntezę polimeru w obecności cząsteczki docelowej. Polimer rozrasta się wokół celu, nadając mu kształt celu. To analogiczne do robienia gipsu z własnej ręki, mówi Shea.
Patrząc na właściwości naturalnych przeciwciał, grupa Shea opracowała metodę wytwarzania polimerów, które są bardziej ukierunkowane na duże białka w roztworach biologicznych. Przeciwciała i ich cele pasują do siebie jak klucz w zamku lub jak ręka w gipsie. Ale są również związane chemią ze swoimi celami i przyciągane przez interakcje elektryczne. Metody Shea obejmują badanie właściwości cząsteczki docelowej i wybieranie materiałów wyjściowych, które mają powinowactwo do tego celu – w tym przypadku białka melityny, toksyny w użądleniu pszczół. Jednocześnie metoda ta prowadzi badania przesiewowe pod kątem materiałów wyjściowych, które nie są przyciągane przez inne, bardziej powszechne białka krwi. A grupa zadbała o to, aby plastikowe przeciwciało było mniejsze niż poprzednie polimery z nadrukiem molekularnym, które były zbyt duże, aby mogły zostać rozpoznane przez organizm.
Plastikowe przeciwciało Shea celujące w melitynę sprawdziło się dobrze w probówkach, ale nadal istniał pewien sceptycyzm, czy zadziała w złożonym środowisku organizmu. W tym miesiącu w Dziennik Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego , naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego opisują obiecujące badania na myszach. Naukowcy dołączyli różne sondy do obrazowania fluorescencyjnego do melityny i plastikowego przeciwciała, wstrzyknęli je myszom i obserwowali, co się dzieje w czasie rzeczywistym. Ponieważ sondy miały dwa różne kolory, naukowcy byli w stanie obserwować, jak polimer osiąga swój cel in vivo, a następnie oba są usuwane przez wątrobę. U myszy, którym podawano tylko toksynę, a nie antidotum, objawy myszy były znacznie gorsze, a toksyna była szerzej rozprowadzana w organizmie.
Pokazują, że te materiały są biokompatybilne i naprawdę działają jak przeciwciała – to trochę zaskakujące, mówi Ken Shimizu , profesor biochemii na Uniwersytecie Południowej Karoliny. Badacze podejrzewali, że organizm może nie rozpoznać cząstek plastiku jako przeciwciał, przez co będą one nieskuteczne lub że zostaną sklejone z innymi cząsteczkami w złożonej mieszaninie, jaką jest krwioobieg.
Shea mówi, że skontaktowało się z nim kilka firm farmaceutycznych, które są zainteresowane obserwowaniem, jak rozwija się praca. David Spivak , profesor chemii na Louisiana State University, zgadza się, że metoda ta jest ogólną strategią, która będzie działać wielokrotnie. Te cząstki mają ogromne zalety pod względem stabilności i niskich kosztów, mówi Spivak. Mam tylko nadzieję, że ta praca będzie powtarzalna dla wielu różnych celów.
Naukowcy z Kalifornii opracowali swoje metody imprintingu przy użyciu melityny, ponieważ jest ona stosunkowo niedroga i łatwa do uzyskania i jest dobrym przedstawicielem klasy małych toksyn białkowych, z których niektóre są znacznie bardziej śmiercionośne. Nasze kolejne kroki to ściganie poważniejszych toksyn, mówi Shea.